[發明專利]一種用于地下結構探測的SAR數據壓縮方法

在審

• 申請號: 201810243721.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108646302A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 張靜;盧運華;李云松;桑柳;孔菲菲;李雪朋
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01V3/38
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種用于地下結構探測的SAR數據壓縮方法，旨在減少地下結構探測中分層介質的回波弱信號在壓縮中的損失，并可較好地保留成像等后續處理所需的相位信息，實現步驟為：判斷SAR原始數據的最大有效位數是否大于設置的壓縮位數，若是，則對SAR原始數據的幅度的對數應用BAQ算法進行量化壓縮，對SAR原始數據的相位進行均勻量化，且幅度應比相位分配更多的量化位數，若否，按最大有效位數對SAR原始數據進行截斷；對壓縮后的數據進行打包并輸出。本發明可用于SAR原始數據壓縮領域。

技術領域

本發明屬于合成孔徑雷達(SAR)數據壓縮領域，涉及一種SAR數據壓縮方法，具體涉及一種用于地下結構探測的SAR數據壓縮方法。

背景技術

20世紀50年代，合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)發明至今，其技術得到了飛速的發展。和普通雷達相比，SAR通過信號分析來構建等效長天線的技術，使其具有很高的分辨率，但其分辨率高的特性也帶來了SAR原始信號數據率高、數據量大的特點。由于SAR存儲設備容量和數據傳輸帶寬有限，因此將原始數據下傳前要進行數據壓縮。

考慮到算法性能以及硬件實現的復雜度，目前工程上普遍采用BAQ(BlockAdaptive Quantization，塊自適應量化)算法及其改進方法進行SAR原始數據的壓縮，例如授權公告號為CN102298137B，名稱為“自適應數據率星載SAR原始數據壓縮方法”的中國專利，公開了一種自適應數據率星載SAR原始數據壓縮方法，在BAQ算法的基礎上，根據分布目標回波的強弱，自適應選擇壓縮比率，即由已知系統參數計算出區分回波強弱的幅度均值門限電平，對強回波進行BAQ壓縮，弱回波直接傳輸符號位。但是該方法沒有關注到SAR原始數據中分層介質的回波弱信號(如次表層回波信號)在壓縮解壓縮過程中的損失情況。因此，在地下結構與地質構造探測、冰川冰層厚度探測、星體次表層探測等特定的探測場合中，該方法對分層介質的回波弱信號損失較大。此外，該BAQ改進方法對原始數據的實部和虛部進行量化，未能重點保留脈沖壓縮及成像等后續的一些信號處理所需的相位信息。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術中存在的不足，提出一種用于地下結構探測的SAR數據壓縮方法，旨在減少地下結構探測中分層介質的回波弱信號在壓縮中的損失，并可較好地保留脈壓成像等后續處理所需的相位信息。

本發明的技術思路是：將SAR原始信號的實部、虛部轉為幅度與相位，并對幅度的對數進行BAQ量化，對相位進行均勻量化。

根據以上技術思路，實現本發明目的采取的技術方案，包括如下步驟：

(1)判斷SAR原始數據的壓縮模式：

設置壓縮位數為k，同時對輸入的SAR原始數據的實部數據I和虛部數據Q的絕對值進行遍歷，得到SAR原始數據的最大有效位數，并判斷SAR原始數據的最大有效位數是否大于設置的壓縮位數k，若是，設定壓縮模式為正常模式，并執行步驟(3)，否則，設定壓縮模式為截斷模式，并執行步驟(2)；

(2)按截斷模式對SAR原始數據的實部數據I和虛部數據Q進行壓縮：

按SAR原始數據的最大有效位數對實部數據I和虛部數據Q進行截斷，并將截斷后的實部數據I′和虛部數據Q′作為壓縮數據，執行步驟(4)；

(3)將SAR原始數據的實部數據I和虛部數據Q轉換成極坐標形式，按正常模式對轉換得到幅度數據A和相位數據P進行壓縮：

(3a)采用幅度及相位轉換公式，將SAR原始數據的實部數據I和虛部數據Q轉換為極坐標形式，得到幅度數據A和相位數據P；

(3b)設置幅度數據A的量化位數m，相位數據P的量化位數n，且m≤n，m+n＝2k；